Файл: Быков В.Д. Гидрометрия учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 402

Скачиваний: 6

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

работы». Вращением электродвигателя приводится в действие микрометренный винт 5, вследствие чего профильная ганка 9 опускается, освобождая пружину 10. Под действием пружины п давления рычага замыкаются контакты 12 с одновре­ менным размыканием контактов 13. Контакты 12 замыкаются с некоторым запоз­ данием, так как освобождение пружины осуществляется гайкой. Такое приспо­ собление исключает влияние инерции мотора и механизмов на точность изме­ рения уровня, что может иметь место при падении напряжения источника пита­ ния. Замыканием контактной пары 12 ток через контакты 2 реле 5 и прерыва­ тель 14 подается на входные пересчетные устройства блока автоматики.

Профильный контактный диск 15, состоящий из трех зубцов со сдвигом их на 120°, непосредственно насажен на ось электродвигателя и вращается со ско­

ростью около 145 об/мин. Следовательно, при каждом обороте

контактного

диска

в линию посылаются три импульса электрического тока. При

достижении

щупом

17 уровня ртути создается электрическая цепь через ртуть,

при этом срабаты­

вает реле 5, вследствие чего полярность подачи тока на двигатель меняется. Вращаясь в обратном направлении, двигатель поднимает гайку со щупом вверх.

Срабатыванием

реле 5 одновременно обесточивается выходная цепь. Таким об-

F

1

 

j

 

 

 

 

Рис. 34.2. Размещение

оборудования датчика температуры.

 

/ — чувствительный

элемент;

— преобразователь

(АИТ);

3 — блок раз­

 

вертки

кода;

4 — блок автоматики

А Р Р Г П .

 

 

разом, отсчет импульсов тока счетчиком происходит только

при опускании

щупа

(в случае необходимости можно регистрировать импульсы

и при обратном

ходе

микрометренного винта). Далее упором гайки на рычаг / / отключаются кон­ такты 12 и одновременно замыкаются контактные пластинки 13. При замыкании контактов 16 срабатывает реле б, отключая питание от двигателя.

В таком положении рычага механизмы прибора останавливаются. Под током остаются только обмотки реле 5 и 6. Контакты 16 включаются параллельно цепи щуп — ртуть и являются блокировочными. Блокировка предохраняет прибор от поломки в случае пуска механизма без ртутного манометра, например при пред­ варительных испытаниях механизма прибора после изготовления. Через 5 мин по команде блока автоматики АРРГП питание датчика отключается. Информация от датчика зафиксирована в пересчетных устройствах АРРГП. При следующем

цикле измерения питание к датчику вновь подключается на 5 мин. Для

удобства

отсчета уровня

воды схема датчика была усовершенствована (см. рис. 2.22 в ра­

боте [27]).

 

 

 

 

 

Д а т ч и к

т е м п е р а т у р ы

в о д ы

[24]

рассчитан на

измере­

ние температуры в диапазоне

от 0 до

40° С

с точностью

±0,2°.

В качестве

чувствительного элемента

принят платиновый

термо­

метр сопротивления ПТС-500. Прибор состоит из чувствительного

элемента,

преобразователя,

носящего

название

«автоматический

измеритель

температуры»

(АИТ)

и

кодирующего

устройства —

«блок развертки кода» ( Б Р К ) ,

преобразующего

измерительную

информацию в число-импульсный

код. На рис.

34.2

показан один

из вариантов размещения аппаратуры датчика температуры. Пере­ дача информации на входное устройство блока автоматики АРРГП осуществляется по проводам.

422


 

Устройство датчика температуры показано на рис. 34.3. Пре-

образователь

и кодирующее

устройст зо термометра вмонтированы

в блок

автоматики.

 

Чувствительный

элемент / находится внутри защит­

ного

стакана

3.

Пространство

меж­

ду стаканом и чувствительным эле­

ментом 4 заполняется теплопрово-

дящим

материалом.

Металлический

защитный

кожух

5

перфорирован.

К

верхней

части

корпуса

2

кре­

пится фланец 6 с кабелем 7. На ри­

сунке показаны также токопроводя-

щие

провода 8 и жилы ка'беля 9.

 

Следует

отметить,

что

описан­

ный выше датчик уровня воды УГД

не

лишен

недостатков.

Вся

слож­

ная

измерительная

система

прибора

помещается

 

вместе

с

чувствитель­

ным элементом подводу. Для устра­

нения любой мелкой неполадки или

для

 

профилактического

осмотра

возникает

необходимость

подъема

прибора на берег. Это может вы­

звать

осложнения

в

эксплуатации.

 

П о с т о в ы е

 

с о о р у ж е н и я

для

 

размещения

гидрологических

датчиков

и

средств

автоматики

должны

быть

приспособлены

для

различных

местных

условий:

на­

личия или отсутствия поймы, ампли­ туды уровней, характера ледохода

нпр.

ВГГИ разрабатываются раз­ личные типы постовых устройств применительно к следующим усло­ виям рек: беспойменные створы, створы с поймой, незатопляемой при ледоходе, створы с поймой, затоп­ ляемой при ледоходе, створы в зоне гидротехнических и постовых соору­ жений. Применительно к этим усло­ виям разработаны проекты постовых устройств: на всплывающем контей­ нере с якорем-присосом, с берего­ выми колодцами, со свайной опорой

ина гидротехническом сооружении. Как показали полевые испытания,

наиболее простым и дешевым для установки уровнемера УГД является затопляемый колодец.

423


34.3. Некоторые методические вопросы автоматизации

гидрологических наблюдений

В условиях автоматизации большое значение приобретает опре­ деление оптимальной частоты наблюдений (критерий достаточ­ ности информации). Для оценки количества дискретных измерений

заданной функции

(или ее аналога), необходимого для

изучения

какого-либо гидрологического процесса с

заданной

точностью,

в

ГГИ

разработан

соответствующий метод

[25, 26],

основываю­

щийся

на теореме

акад. А. В. Котельников а.

Теорема

Котельни-

кова, применяемая

в теории связи, утверждает,

что если

функция

f(t)

ограничена полосой частот от 0 до сос, то она может быть опре­

делена заданием ее ординат в ряде дискретных точек, отстоящих друг от друга на интервал времени

где ac = 2nfc; fc — наивысшая

частота спектра

функции.

 

 

Из теоремы

Котельникова

следует вывод, что если период функ­

ции f(t)

равен

Т, то функция

f(t)

может

быть

представлена

с по­

мощью следующего количества информации:

 

 

 

 

 

и =

- й - = 2/ с 7\

 

 

(34.2)

Величина

п получила название

критерия достаточности

инфор­

мации.

 

 

 

 

 

 

 

 

Нахождение величины fc основывается

на разложении

функции

в ряд Фурье:

определяется

частотный

спектр

и величина

fc

наивысшая гармоника функции. На практике в большинстве слу­ чаев для разложения функции в ряд Фурье пользуются прибли­ женными методами гармонического анализа — машинами-ана­ лизаторами или специальными шаблонами (Лопшица или Смир­ нова).

Теорема Котельникова применима при изучении процессов, не­ прерывных по своей природе и исследуемых путем дискретных из­ мерений. Поэтому допускается, что критерий достаточности инфор­ мации, основанный на этой теореме, может быть применен при изучении гидрологических процессов. Этот вопрос более подробно рассматривается в статье А. М. Димаксяна [25].

Следует отметить, что применение критерия достаточности ин­

формации, вытекающего

из теоремы Котельникова, в

общем

должно ограничиваться случаями, когда заранее известен

аналог

или истинный ход функции

(какого-либо процесса), что

необхо­

димо для выполнения гармонического анализа.

 

В последнее время в ГГИ велись работы для определения ин­ тервалов времени дискретизации М между измерениями расходов воды, обеспечивающих заранее заданные относительные погреш-

424


ности в учете стока для наиболее сложных участков десяти типоь гидрографов по классификации Б. Д. Зайкова. В работе [25] сопо­ ставление исходной и синтезированной кривой изучаемой функции осуществляется определением коэффициентов соответствия. По­

следнее

дает возможность определить величину погрешностей

в учете

стока. Там же показано, что при дискретизации функции

неизбежны ошибки, которые также зависят от критерия достаточ­ ности информации как при автоматизации, так и при обычных наблюдениях.

Наряду с рассмотренным методом, позволяющим определить количество дискретных измерений, необходимых для характери­ стики гидрологического процесса, применяют метод статистической обработки данных учащенных измерений, проведенных в натурных условиях. Результаты такой обработки дают возможность делать выводы о необходимой частоте наблюдений.

Размещение режимных гидрологических постов в условиях авто­

матизации должно проводиться, как

и вообще, на основе прин­

ципа

географической интерполяции

гидрологических

элементов

между

пунктами наблюдений. Наряду

с этим должны

учитываться

особенности гидрологического режима водных объектов данной территории и запросы отраслей народного хозяйства в получении тех или иных специфических данных о гидрологическом режиме, например в связи с орошением земель, осушением болот и т. п.

Для проверки и отработки в натурных условиях системы авто­

матизации

гидрологических

наблюдений в

ГТИ

был разработан

и в настоящее время осуществляется проект

автоматизации гидро­

метслужбы

Белорусской

ССР. Выполнение

предусмотренных

проектом работ позволит получить необходимые данные по следую­

щим

вопросам:

— рациональное размещение гидрологической сети, обоснова­

ние

состава, частоты и точности наблюдений для наиболее пол­

ного

освещения режима вод суши и перспектив комплексного и с ­

пользования водных ресурсов;

использование современных технических средств измерения, передачи и накопления информации;

типизации гидрометрических постов по инженерно-гидроло­ гическим условиям размещения средств автоматики;

варианты постовых сооружений по типам гидрометрических створов;

организация неавтоматизированных наблюдений с помощью разъездных гидрометрических отрядов, аэрометодов и других средств.

Кроме того, имеется в виду получение данных по технико-эко­

номической эффективности автоматизации гидрометеорологиче­ ских наблюдений.

Результаты этой работы послужат накоплению опыта и будут являться основой для перехода к комплексной автоматизации гидрометеорологической службы СССР.

425